地下開(kāi)采中深孔爆破的危害及防治措施研究

王建新

（河鋼礦業(yè)石人溝鐵礦，河北 唐山 064200）

地下開(kāi)采作業(yè)具有多重危險(xiǎn)，深孔爆破是開(kāi)采作業(yè)的一部分，有助于地下開(kāi)采作業(yè)的良好開(kāi)展。深孔爆破技術(shù)，要求作業(yè)成果為：鉆孔直徑不小于7.5cm，孔深不小于5m。此技術(shù)具有鉆孔大小控制、炸藥消耗低等優(yōu)勢(shì)，為地下開(kāi)采提供的作業(yè)環(huán)境，有利于提升開(kāi)采生產(chǎn)效率，并且能夠與其他爆破技術(shù)配合使用。但是在使用期間，存在相關(guān)不良影響，極易引發(fā)諸多危害，亟需高度重視。

1 中深孔爆破帶來(lái)的危害

1.1 空氣沖擊波產(chǎn)生的危害

炸藥在爆破時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)釋放萬(wàn)數(shù)以上的能量，引發(fā)氣體爆炸現(xiàn)象，造成周圍氣溫上升幾千度，壓力直線上漲，氣壓在10萬(wàn)數(shù)值時(shí)難以封頂，并且以秒速4000m向周圍擴(kuò)散，形成危害力較大的空氣沖擊波，造成空氣在短時(shí)間內(nèi)高速膨脹，沿著不受阻力的方向，釋放能量。擴(kuò)散期間，夾帶經(jīng)過(guò)地域的泥沙、紙屑等物質(zhì)，對(duì)建筑空間、砂石山脈等具有一定破壞力，可見(jiàn)其產(chǎn)生的危害。為充分了解空氣沖擊波的實(shí)際危害能力，在進(jìn)行礦石爆破計(jì)劃時(shí)，將小動(dòng)物若干只與支護(hù)設(shè)施若干個(gè)，分別放置于地下采礦項(xiàng)目的關(guān)鍵位置，檢測(cè)其危害程度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)炸藥含量達(dá)到40t時(shí)，產(chǎn)生爆破引發(fā)的空氣沖擊波，對(duì)方圓百米內(nèi)，對(duì)重量在50t電機(jī)車產(chǎn)生沖擊，使其移動(dòng)5m作用，將單礦車移動(dòng)高達(dá)40m。電機(jī)車自身重量在30t，加車上礦石重量，大約有50t。項(xiàng)目?jī)?nèi)的小動(dòng)物現(xiàn)象為：血管破裂，身體內(nèi)部多個(gè)位置出血。爆破方圓200m內(nèi)，出現(xiàn)小動(dòng)物神經(jīng)錯(cuò)亂，耳聾等多發(fā)癥狀，并且生命不超過(guò)10天，大量相繼死亡。其三，項(xiàng)目所在區(qū)域的防洪鐵門(mén)，被強(qiáng)勢(shì)關(guān)閉。由此可見(jiàn)，空氣沖擊波產(chǎn)生的危害不容小覷。

1.2 地震波產(chǎn)生的危害

參考北京鋼鐵學(xué)院實(shí)驗(yàn)流程，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，試圖分析在大爆破期間，地震波的振動(dòng)規(guī)律。以312、316礦塊，作為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。312礦塊項(xiàng)目，使用炸藥數(shù)量為67t。316礦塊項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)炸藥數(shù)量為42t。使用地震儀觀測(cè)震波變化，其中2臺(tái)為強(qiáng)震儀，另外5臺(tái)為一般震波觀測(cè)儀。將強(qiáng)震儀放在距離爆破點(diǎn)20m位置，將一般震波觀測(cè)儀分別放在爆破點(diǎn)不同距離，來(lái)觀測(cè)震波變化，距離設(shè)置原則為每100m安置一個(gè)，第5個(gè)觀測(cè)儀放在距離爆破點(diǎn)150m的位置上，實(shí)測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 震波實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

地震現(xiàn)象帶來(lái)的危害，具體表現(xiàn)為：當(dāng)震點(diǎn)測(cè)速為85cm·s-1時(shí)，①礦石項(xiàng)目發(fā)生大面積浮石掉落，②礦石原有裂隙的，裂隙呈現(xiàn)深度擴(kuò)張發(fā)展趨勢(shì)；當(dāng)震點(diǎn)測(cè)速為32cm·s-1時(shí)，①、②現(xiàn)象均有；當(dāng)震點(diǎn)測(cè)速為9cm·s-1時(shí)，作業(yè)區(qū)間內(nèi)，③有小面積的浮石被震落，作業(yè)區(qū)間內(nèi)未受地震影響；當(dāng)震點(diǎn)測(cè)速為6cm·s-1時(shí)，巖石有細(xì)微不穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)生現(xiàn)象③；當(dāng)震點(diǎn)測(cè)速為2cm·s-1時(shí)，對(duì)項(xiàng)目區(qū)域未產(chǎn)生明顯影響。

1.3 爆破事故危害

據(jù)權(quán)威部門(mén)統(tǒng)計(jì)，在煤礦爆破事故發(fā)生期間，放炮類事故占其4%，每次事故造成至少3人死亡的占據(jù)25%，每次事故造成至少10人死亡的占據(jù)30%。1981年～2004年間，全國(guó)爆破事故死亡至少3人的有7985起，總計(jì)死亡人次為52871，其中包括瓦斯爆破5120起，占爆破事故的65.25%。瓦斯爆破，引發(fā)的死亡

人次為37907，占據(jù)總死亡人數(shù)的71.7%。通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，爆破事故的危害，具有傷亡性質(zhì)，其造成的危害不容小覷。

1.4 炮煙中毒危害

地下作業(yè)中，炮煙中毒事故時(shí)有發(fā)生，中毒較輕的表現(xiàn)為呼吸道障礙、支氣管炎等癥狀，中毒較為嚴(yán)重的表現(xiàn)為肺部感染、肺部水腫等現(xiàn)象，如若中毒者未得到有效搶救與治療，極易造成呼吸衰竭致死現(xiàn)象，成為危害較為嚴(yán)重的事故。由此發(fā)現(xiàn)，由神經(jīng)爆破產(chǎn)生的炮煙中毒，具有致命性質(zhì)，嚴(yán)重危及作業(yè)人員身體健康，應(yīng)給予高度重視。

2 防治措施

2.1 空氣沖擊波的防治措施

2.1.1 計(jì)算安全值

依據(jù)沖擊波的公式，在沖擊波最小時(shí)，計(jì)算危害的安全范圍。公式：L0=K0。L0表示的是沖擊波最小時(shí)，不會(huì)受到危害的安全距離，單位為米；K0是一種系數(shù)，是爆破項(xiàng)目的作用系數(shù)，比如桃礦的爆破指數(shù)為4；Q指的是起爆作業(yè)需要的炸藥數(shù)量，單位為kg。

2.1.2 防護(hù)措施

第一，削弱。削弱空氣沖擊波的作用力。將打爆破區(qū)周邊的壘墻位置，堆放礦石，讓沖擊波在作用于壘墻時(shí)，消耗大部分能量。讓爆破點(diǎn)分開(kāi)進(jìn)行，避免同時(shí)爆破帶來(lái)的雙重危害，實(shí)現(xiàn)有效減弱項(xiàng)目中的空氣沖擊波，減少爆破項(xiàng)目的此類危害。

第二，引導(dǎo)。分析沖擊波的流向與特征，將其爆破后的沖擊方向改變，引導(dǎo)其沖向其他方向，減少作業(yè)區(qū)域的危害。

第三，阻擋。在沖擊波習(xí)慣性傳播途徑，設(shè)置具有阻擋性質(zhì)的障礙物，比如混凝土墻，金屬板墻等。

第四，回避。爆破前，讓作業(yè)人員遠(yuǎn)離沖擊波范圍，依據(jù)安全值進(jìn)行撤離，保障地下開(kāi)采人員的生命安全。

2.2 地震波應(yīng)采取的防治措施

2.2.1 計(jì)算安全值

2.2.2 防治措施

質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)公式V=M（Q-3/L）a作為爆炸震波的安全值。在M、a在確定的條件下，將設(shè)備與阻擋物更改，分析防治效果。當(dāng)巖石質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際受震波影響，產(chǎn)生的振動(dòng)頻數(shù)，比阻擋物的臨界值大，則設(shè)備與阻擋物會(huì)在震波中被破壞。因此，震波速度與項(xiàng)目質(zhì)點(diǎn)所具有臨界承受震波頻數(shù)，兩者之間關(guān)系應(yīng)合理控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)震波危害的防護(hù)。礦石項(xiàng)目的引爆設(shè)備，與之最近的設(shè)備有兩個(gè)，分別是變壓器與電動(dòng)絞車。電機(jī)屬于較為沉重的設(shè)備，具有較強(qiáng)的防震能力。變壓器是對(duì)抗震波能力較弱的設(shè)備。利用此二者設(shè)備做實(shí)驗(yàn)，218礦塊在實(shí)際爆破期間，將變壓器放置在距離爆破點(diǎn)80m位置，其震速計(jì)算可得38.5cm/s。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：變壓器未受震波傷害，處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

應(yīng)采取防治措施為：當(dāng)設(shè)備能夠承受的臨界震波速度V1≥30，單位為cm/s，采取加固阻擋震波、人員撤離措施；當(dāng)風(fēng)門(mén)墻的臨界震波速度V2≥20，單位為cm/s，采取加固阻擋措施；當(dāng)工程設(shè)備的臨界震波速度V3≥80，單位為cm/s，采取加固混凝土的作業(yè)措施。

2.3 爆破事故應(yīng)進(jìn)行的防治措施

嚴(yán)格按照相關(guān)安全規(guī)定進(jìn)行爆破施工程序，規(guī)范炸藥用量，以便于減少爆破事件發(fā)生，保障工程質(zhì)量。在地下開(kāi)采作業(yè)期間，每一道工序施工前，均應(yīng)采取多次檢查方式，保障施工安全性。工藝檢查期間，應(yīng)關(guān)注各部分連接準(zhǔn)確，保證作業(yè)安全性。確認(rèn)作業(yè)程序各部分準(zhǔn)備就緒，保證作業(yè)安全性。各部分工作準(zhǔn)備完成后，遠(yuǎn)離起火爆破點(diǎn)，保障地下采礦作業(yè)人員人身安全[2]。

2.4 炮煙中毒應(yīng)采用的防治措施

2.4.1 防治措施

大型爆破事故中，產(chǎn)生的炮煙中毒事件有兩種類型：在作業(yè)期間被炮煙感染，在爆破事件發(fā)生后被炮煙感染。針對(duì)炮煙中毒事故，應(yīng)采取的防治措施為：嚴(yán)格規(guī)定與管理，在易發(fā)生爆破的區(qū)域范圍內(nèi)，禁止開(kāi)展爆破作業(yè)行為，具體范圍標(biāo)準(zhǔn)為500m；對(duì)于極易發(fā)生爆破事故的區(qū)域，比如天井，此類區(qū)域具有通風(fēng)不良的特征，應(yīng)采取的炮煙防治方式為：加強(qiáng)通風(fēng)、噴霧灑水等；在爆破事故發(fā)生前，測(cè)試爆破區(qū)域的風(fēng)氣流動(dòng)向，采取有效措施，合理控制風(fēng)速，使其處于穩(wěn)定狀態(tài)，減少爆破事件發(fā)生；加強(qiáng)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的廢氣處理，采取通風(fēng)方式緩解此類問(wèn)題，減少炮煙中毒事件發(fā)生，保障作業(yè)人員生命安全[3]。

2.4.2 炮煙合理控制

通風(fēng)的安全距離，作為判定地下采礦區(qū)域炮煙安全，具有一定局限性。作業(yè)項(xiàng)目區(qū)間內(nèi)部的濃度，被控制在安全范圍內(nèi)，作為安全指數(shù)，具有踐行的科學(xué)性。實(shí)際采礦期間，應(yīng)科學(xué)測(cè)量相關(guān)參數(shù)，精確分析數(shù)值，進(jìn)行反復(fù)多次計(jì)算，保障安全進(jìn)入時(shí)間的準(zhǔn)確性，最大程度地保障人員進(jìn)入作業(yè)的安全性，保持地下開(kāi)采作業(yè)的穩(wěn)定狀態(tài)[4]。如若現(xiàn)場(chǎng)施工狀況較為復(fù)雜，存在較為不利于通風(fēng)的作業(yè)設(shè)備，造成實(shí)際通風(fēng)所需時(shí)間，大于理論計(jì)算的通風(fēng)消耗時(shí)間。采礦企業(yè)，在實(shí)際作業(yè)期間，應(yīng)充分考量現(xiàn)場(chǎng)的諸多因素，結(jié)合實(shí)際情況，開(kāi)展地下采礦作業(yè)，促進(jìn)開(kāi)采作業(yè)順利完成，為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)收入，保障采礦項(xiàng)目的安全性。

3 結(jié)論

綜上所述，地下采礦作業(yè)存在較大危險(xiǎn)問(wèn)題，爆破作業(yè)帶來(lái)的諸多危害，應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)部門(mén)管理者的重視，提升作業(yè)安全性。安全工作是企業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。中深孔大爆破帶來(lái)的諸多危害，以地震波、空氣沖擊波等為主要危害表現(xiàn)形式，嚴(yán)重威脅作業(yè)人員的生命安全。相關(guān)部門(mén)應(yīng)采取具有效果的措施，科學(xué)規(guī)避爆破作業(yè)帶來(lái)的不良影響，保障地下采礦作業(yè)有序運(yùn)行。